全双工与半双工转换器及转换方法
【专利摘要】全双工与半双工转换器及转换方法，涉及全双工与半双工通信兼容技术。它为了解决解决采用RS422串口通信的数据处理卡与采用RS485串口通信的信号采集卡直接进行通信时，存在数据丢失或误码率高的问题。本发明在半双工信号采集模块与全双工数据处理模块之间设置了三态门集成电路，实现了数据处理卡422串口的发送端与接收端的物理隔离。通过软件实现的各功能模块通过查询接收模块接收数据反馈标志的方式，解决了全双工和半双工端口通信兼容问题，不存在数据丢失及误码现象，保证了数据收发的准确性。本发明适用于采用RS422串口通信的数据处理卡与采用RS485串口通信的信号采集卡之间的通信。
【专利说明】全双工与半双工转换器及转换方法【技术领域】
[0001]本发明涉及全双工与半双工通信兼容技术。
【背景技术】
[0002]随着通信技术的发展，通信形式越来越多，越来越复杂，在信号通信的过程中，一般都采用半双工和全双工通信方式。在通信接口较多的复杂控制系统中，考虑到通信接口兼容性，数据处理卡一般采用以RS422为主的全双工通信方式；基于传输速度、距离以及网络化通信等需求，现在的信号采集产品较多的采用以RS485为主的半双工通信方式。当基于自身需求设计的采用RS422串口通信的数据处理卡与采用RS485串口通信的信号采集卡直接进行通信时，会存在两个问题:第一，在数据处理卡的指令发送端向信号采集卡发送读取指令读取数据的过程中，半双工接口存在指令输入与数据输出相互冲突的问题；第二，全双工接口的接收端存在数据与指令间杂输入的问题。数据同时传送和接收与半双工通信方式是矛盾的，会导致数据丢失或误码率高的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决采用RS422串口通信的数据处理卡与采用RS485串口通信的信号采集卡直接进行通信时，存在数据丢失或误码率高的问题，提供一种全双工与半双工转换器及转换方法。
[0004]本发明所述的全双工与半双工转换器，包括半双工信号采集模块、全双工数据处理模块和三态门集成电路，所述全双工数据处理模块包括物理层接收端、物理层发送端和FPGA芯片；
[0005]所述的半双工信号采集模块采用RS485芯片实现，所述的物理层接收端和物理层发送端均采用422串口驱动模块实现；
[0006]物理层接收端的422R+端口和422R-端口分别连接三态门集成电路的数据信号输出+端口和数据信号输出-端口，物理层发送端的422T+端口和422T-端口分别连接三态门集成电路的指令信号输入+端口和指令信号输入-端口，三态门集成电路的1/0+端口和I/O-端口分别连接半双工信号采集模块的485+端口和485-端口 ；
[0007]FPGA芯片的三态门使能信号输出端连接三态门集成电路的使能信号输入端；
[0008]所述FPGA芯片内嵌入有软件实现的数据接收模块、双口 RAM模块、运算处理模块和指令发送模块；
[0009]所述的数据接收模块包括以下单元:
[0010]低电平选通信号发送单元:用于向三态门集成电路发送低电平选通信号，并在该单元运行结束之后启动数据读取指令发送单元；
[0011]高电平关断信号发送单元:用于向三态门集成电路发送高电平关断信号，并在该单元运行结束之后启动数据接收使能标志发送单元；
[0012]数据接收单元:用于接收物理层接收端发来的数据，并在该单元运行结束之后同时启动数据存储单元和指令发送使能标志发送单元；
[0013]数据存储单元:用于将物理层接收端发来的数据发送至双口 RAM模块进行存储，并在该单元运行结束之后启动数据处理单元；
[0014]指令发送使能标志发送单元:用于向指令发送模块发送指令发送使能标志，并在该单元运行结束之后启动指令发送使能标志判断单元；
[0015]所述的双口 RAM模块用于将数据接收模块发来的数据进行存储；
[0016]所述的指令发送模块包括以下单元:
[0017]数据读取指令发送单元:用于向物理层发送端发送数据读取指令，并在该单元运行结束之后启动高电平关断信号发送单元；
[0018]数据接收使能标志发送单元:用于向数据接收模块发送数据接收使能标志，并在该单元运行结束之后启动数据接收单元；
[0019]指令发送使能标志判断单元:用于判断是否收到指令发送使能标志，并在判断结果为是时启动低电平选通信号发送单元，在判断结果为否时结束全双工与半双工转换；
[0020]所述的运算处理模块包括以下单元:
[0021]数据处理单元:用于调用双口 RAM模块内的数据，对该数据进行处理，并在该单元运行结束之后启动数据运算判断单元；
[0022]数据运算判断单元:用于判断数据运算是否完毕，并在判断结果为是时结束全双工与半双工转换，在判断结果为否时启动指令发送标志判断单元。
[0023]本发明所述的全双工与半双工转换方法是基于下述转换装置实现的:该转换装置包括半双工信号采集模块、全双工数据处理模块和三态门集成电路，所述全双工数据处理模块包括物理层接收端、物理层发送端和FPGA芯片；
[0024]所述的半双工信号采集模块采用RS485芯片实现，所述的物理层接收端和物理层发送端均采用422串口驱动模块实现；
[0025]物理层接收端的422R+端口和422R-端口分别连接三态门集成电路的数据信号输出+端口和数据信号输出-端口，物理层发送端的422T+端口和422T-端口分别连接三态门集成电路的指令信号输入+端口和指令信号输入-端口，三态门集成电路的1/0+端口和I/O-端口分别连接半双工信号采集模块的485+端口和485-端口 ；
[0026]FPGA芯片的三态门使能信号输出端连接三态门集成电路的使能信号输入端；
[0027]所述FPGA芯片包括数据接收模块、双口 RAM模块、运算处理模块和指令发送模块；
[0028]所述全双工与半双工转换方法包括以下步骤:
[0029]低电平选通信号发送步骤:数据接收模块向三态门集成电路发送低电平选通信号，并在该步骤结束之后执行数据读取指令发送步骤；
[0030]数据读取指令发送步骤:指令发送模块向物理层发送端发送数据读取指令，并在该步骤结束之后执行高电平关断信号发送步骤；
[0031]高电平关断信号发送步骤:数据接收模块向三态门集成电路发送高电平关断信号，并在该步骤结束之后执行数据接收使能标志发送步骤；
[0032]数据接收使能标志发送步骤:指令发送模块向数据接收模块发送数据接收使能标志，并在该步骤结束之后执行数据接收步骤；[0033]数据接收步骤:数据接收模块接收物理层接收端发来的数据，并在该步骤结束之后同时执行数据存储步骤和指令发送使能标志发送步骤；
[0034]数据存储步骤:数据接收模块将物理层接收端发来的数据发送至双口 RAM模块进行存储，并在该步骤结束之后执行数据处理步骤；
[0035]数据处理步骤:运算处理模块调用双口 RAM模块内的数据，对该数据进行处理，并在该步骤结束之后执行数据运算判断步骤；
[0036]数据运算判断步骤:运算处理模块判断数据运算是否完毕，并在判断结果为是时结束全双工与半双工转换方法，在判断结果为否时执行指令发送标志判断步骤；
[0037]指令发送使能标志发送步骤:数据接收模块向指令发送模块发送指令发送使能标志，并在该步骤结束之后执行指令发送使能标志判断步骤；
[0038]指令发送使能标志判断步骤:指令发送模块判断是否收到指令发送使能标志，并在判断结果为是时执行低电平选通信号发送步骤，在判断结果为否时结束全双工与半双工转换方法。
[0039]本发明所述的全双工与半双工转换器与转换方法，在半双工信号采集模块与全双工数据处理模块之间设置了三态门集成电路，全双工数据处理模块的RS422发送和接收的双极性差分端通过三态门集成电路分别与半双工信号采集模块的RS485双极性差分端进行对应连接，实现了数据处理卡422串口的发送端与接收端的物理隔离。通过软件实现的各功能模块通过查询接收模块接收数据反馈标志的方式，解决了全双工和半双工端口通信兼容问题，不存在数据丢失及误码现象，保证了数据收发的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为实施方式一和实施方式三中的全双工与半双工转换器的原理框图；
[0041]图2为实施方式二和实施方式四中的三态门集成电路的逻辑电路图；
[0042]图3为实施方式三所述的全双工与半双工转换方法的流程图。
【具体实施方式】
[0043]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的全双工与半双工转换器，包括半双工信号采集模块1、全双工数据处理模块2和三态门集成电路3，所述全双工数据处理模块2包括物理层接收端2-1、物理层发送端2-2和FPGA芯片2_3 ；
[0044]所述的半双工信号采集模块I采用RS485芯片实现，所述的物理层接收端2_1和物理层发送端2-2均采用422串口驱动模块实现；
[0045]物理层接收端2-1的422R+端口和422R-端口分别连接三态门集成电路3的数据信号输出+端口和数据信号输出-端口，物理层发送端2-2的422T+端口和422T-端口分别连接三态门集成电路3的指令信号输入+端口和指令信号输入-端口，三态门集成电路3的1/0+端口和I/O-端口分别连接半双工信号采集模块I的485+端口和485-端口 ；
[0046]FPGA芯片2-3的三态门使能信号输出端连接三态门集成电路3的使能信号输入端;
[0047]所述FPGA芯片2-3内嵌入有软件实现的数据接收模块2_3_1、双口 RAM模块2-3-2、运算处理模块2-3-3和指令发送模块2-3-4 ；[0048]所述的数据接收模块2-3-1包括以下单元:
[0049]低电平选通信号发送单元:用于向三态门集成电路3发送低电平选通信号，并在该单元运行结束之后启动数据读取指令发送单元；
[0050]高电平关断信号发送单元:用于向三态门集成电路3发送高电平关断信号，并在该单元运行结束之后启动数据接收使能标志发送单元；
[0051]数据接收单元:用于接收物理层接收端2-1发来的数据，并在该单元运行结束之后同时启动数据存储单元和指令发送使能标志发送单元；
[0052]数据存储单元:用于将物理层接收端2-1发来的数据发送至双口 RAM模块2_3_2进行存储，并在该单元运行结束之后启动数据处理单元；
[0053]指令发送使能标志发送单元:用于向指令发送模块2-3-4发送指令发送使能标志，并在该单元运行结束之后启动指令发送使能标志判断单元；
[0054]所述的双口 RAM模块2-3-2用于将数据接收模块2_3_1发来的数据进行存储；
[0055]所述的指令发送模块2-3-4包括以下单元:
[0056]数据读取指令发送单元:用于向物理层发送端2-2发送数据读取指令，并在该单元运行结束之后启高电平关断信号发送单元；
[0057]数据接收使能标志发送单元:用于向数据接收模块2-3-1发送数据接收使能标志，并在该单元运行结束之后启动数据接收单元；
[0058]指令发送使能标志判断单元:用于判断是否收到指令发送使能标志，并在判断结果为是时启动低电平选通信号发送单元，在判断结果为否时结束全双工与半双工转换；
[0059]所述的运算处理模块2-3-3包括以下单元:
[0060]数据处理单元:用于调用双口 RAM模块2-3-2内的数据，对该数据进行处理，并在该单元运行结束之后启动数据运算判断单元；
[0061]数据运算判断单元:用于判断数据运算是否完毕，并在判断结果为是时结束全双工与半双工转换，在判断结果为否时启动指令发送标志判断单元。
[0062]本实施方式所述的全双工与半双工转换器在半双工信号采集模块I与全双工数据处理模块2之间设置了三态门集成电路3，全双工数据处理模块2的RS422发送和接收的双极性差分端通过三态门集成电路3分别与半双工信号采集模块I的RS485双极性差分端进行对应连接，实现了数据处理卡422串口的发送端与接收端的物理隔离。通过软件实现的各功能模块通过查询接收模块接收数据反馈标志的方式，解决了全双工和半双工端口通信兼容问题，不存在数据丢失及误码现象，保证了数据收发的准确性。
[0063]本实施方式所述的全双工与半双工转换器的工作原理如下:数据传输前，首先进行复位，复位时，全双工数据处理模块2的数据接收模块2-3-1向三态门集成电路3发送低电平信号；全双工数据处理模块2的指令发送模块2-3-4通过422串口的物理层发送端2_2将数据读取指令发送到半双工信号采集模块I的485串口的物理层收发端；数据读取指令为一串代码，当指令发送模块2-3-4检测到所述代码的末端时，认为数据读取指令发送完毕，此时，数据接收模块2-3-1向三态门集成电路3发送高电平关断信号；半双工信号采集模块I向数据接收模块2-3-1发送数据接收使能标志，表明读取指令发送成功；半双工信号采集模块I响应收到的数据读取指令，通过485串口的物理层收发端向全双工数据处理模块2的422串口的物理层接收端2-1发送数据；物理层接收端2-1将接收到的数据传给数据接收模块2-3-1 ;数据接收模块2-3-1将接收到的数据存储在双口 RAM模块2_3_2中，运算处理模块2-3-3从双口 RAM模块2-3-2中调用该数据进行处理；数据接收模块2_3_1向指令发送模块2-3-4发送数据发送使能标志，表明数据接收模块2-3-1接收数据成功；指令发送模块2-3-4收到数据发送使能标志后，重复上述步骤，直至数据收发结束。指令发送模块2-3-4与数据接收模块2-3-1互相发送的使能标志均为高电平脉冲信号。
[0064]【具体实施方式】二:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的全双工与半双工转换器的进一步限定，本实施方式中，所述的三态门集成电路3包括第一三态门3-1、第二三态门3-2、第三三态门3-3、第四三态门3-4和非门3_5 ；
[0065]所述非门3-5的输入端、第一三态门3-1的使能信号端和第二三态门3-2的使能信号端连接在一起，作为三态门集成电路3的使能信号输入端，非门3-5的输出端同时连接第二二态门3_3的使能彳目号端和第四二态门3_4的使能彳目号端；
[0066]第一三态门3-1的输入端连接物理层发送端2-2的422T+端口，第二三态门3_2的输入端连接物理层发送端2-2的422T-端口，第三三态门3-3的输入端连接物理层接收端2-1的422R+端口，第四三态门3-4的输入端连接物理层接收端2_1的422R-端口 ；
[0067]第一三态门3-1的输出端与第三三态门3-3的输出端同时连接半双工信号采集模块I的485+端口，第二三态门3-2的输出端与第四三态门3-4的输出端同时连接半双工信号采集模块I的485-端口。
[0068]本实施方式中的三态门集成电路3将四个三态门集成到一起，FPGA芯片2_3通过三态门使能信号输出端向三态门集成电路3发出的低电平选通信号，该信号经过非门3-5后成为第三三态门3-3和第四三态门3-4的高电平关断信号，此时物理层发送端2-2通过第一三态门3-1和第二三态门3-2向半双工信号采集模块I的物理层收发端发送指令；指令发送完毕后，FPGA芯片2-3向三态门集成电路3发出高电平关断信号，该信号为第一三态门3-1和第二三态门3-2高电平关断信号，但该信号经过非门3-5后，成为第三三态门3-3和第四三态门3-4的低电平选通信号，此时半双工信号采集模块I的物理层收发端通过第三三态门3-3和第四三态门3-4向物理层接收端2-1发送数据。
[0069]本实施方式中的三态门集成电路3实现了数据处理卡422串口的发送端与接收端的物理隔离，在一定程度上保证数据收发的准确性。
[0070]【具体实施方式】三:结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述的全双工与半双工转换方法是基于下述转换装置实现的:该转换装置包括半双工信号采集模块1、全双工数据处理模块2和三态门集成电路3，所述全双工数据处理模块2包括物理层接收端2-1、物理层发送端2-2和FPGA芯片2_3 ；
[0071]所述的半双工信号采集模块I采用RS485芯片实现，所述的物理层接收端2_1和物理层发送端2-2均采用422串口驱动模块实现；
[0072]物理层接收端2-1的422R+端口和422R-端口分别连接三态门集成电路3的数据信号输出+端口和数据信号输出-端口，物理层发送端2-2的422T+端口和422T-端口分别连接三态门集成电路3的指令信号输入+端口和指令信号输入-端口，三态门集成电路3的1/0+端口和I/O-端口分别连接半双工信号采集模块I的485+端口和485-端口 ；
[0073]FPGA芯片2-3的三态门使能信号输出端连接三态门集成电路3的使能信号输入端;[0074]所述FPGA芯片2-3包括数据接收模块2-3-1、双口 RAM模块2_3_2、运算处理模块2-3-3和指令发送模块2-3-4 ；
[0075]所述全双工与半双工转换方法包括以下步骤:
[0076]低电平选通信号发送步骤:数据接收模块2-3-1向三态门集成电路3发送低电平选通信号，并在该步骤结束之后执行数据读取指令发送步骤；
[0077]数据读取指令发送步骤:指令发送模块2-3-4向物理层发送端2-2发送数据读取指令，并在该步骤结束之后执行高电平关断信号发送步骤；
[0078]高电平关断信号发送步骤:数据接收模块2-3-1向三态门集成电路3发送高电平关断信号，并在该步骤结束之后执行数据接收使能标志发送步骤；
[0079]数据接收使能标志发送步骤:指令发送模块2-3-4向数据接收模块2-3-1发送数据接收使能标志，并在该步骤结束之后执行数据接收步骤；
[0080]数据接收步骤:数据接收模块2-3-1接收物理层接收端2-1发来的数据，并在该步骤结束之后同时执行数据存储步骤和指令发送使能标志发送步骤；
[0081]数据存储步骤:数据接收模块2-3-1将物理层接收端2-1发来的数据发送至双口RAM模块2-3-2进行存储，并在该步骤结束之后执行数据处理步骤；
[0082]数据处理步骤:运算处理模块2-3-3调用双口 RAM模块2-3-2内的数据，对该数据进行处理，并在该步骤结束之后执行数据运算判断步骤；
[0083]数据运算判断步骤:运算处理模块2-3-3判断数据运算是否完毕，并在判断结果为是时结束全双工与半双工转换方法，在判断结果为否时执行指令发送标志判断步骤；
[0084]指令发送使能标志发送步骤:数据接收模块2-3-1向指令发送模块2-3-4发送指令发送使能标志，并在该步骤结束之后执行指令发送使能标志判断步骤；
[0085]指令发送使能标志判断步骤:指令发送模块2-3-4判断是否收到指令发送使能标志，并在判断结果为是时执行低电平选通信号发送步骤，在判断结果为否时结束全双工与半双工转换方法。
[0086]本实施方式所述的全双工与半双工转换方法，在半双工信号采集模块I与全双工数据处理模块2之间设置了三态门集成电路3，全双工数据处理模块2的RS422发送和接收的双极性差分端通过三态门集成电路3分别与半双工信号采集模块I的RS485双极性差分端进行对应连接，实现了数据处理卡422串口的发送端与接收端的物理隔离。通过软件实现的各功能模块通过查询接收模块接收数据反馈标志的方式，解决了全双工和半双工端口通信兼容问题，不存在数据丢失及误码现象，保证了数据收发的准确性。
[0087]数据传输前，首先进行复位，复位时，全双工数据处理模块2的数据接收模块2-3-1向三态门集成电路3发送低电平信号；全双工数据处理模块2通过422串口的物理层发送端2-2将数据读取指令发送到半双工信号采集模块I的485串口的物理层收发端；数据读取指令发送完毕后，数据接收模块2-3-1向三态门集成电路3发送高电平关断信号；半双工信号采集模块I向数据接收模块2-3-1发送数据接收使能标志，表明读取指令发送成功；半双工信号采集模块I响应收到的数据读取指令，通过485串口的物理层收发端向全双工数据处理模块2的422串口的物理层接收端2-1发送数据；物理层接收端2-1将接收到的数据传给数据接收模块2-3-1 ;数据接收模块2-3-1将接收到的数据存储在双口 RAM模块2-3-2中，运算处理模块2-3-3从双口 RAM模块2-3-2中调用该数据进行处理；数据接收模块2-3-1向指令发送模块2-3-4发送数据发送使能标志，表明数据接收模块2-3-1接收数据成功；指令发送模块2-3-4收到数据发送使能标志后，重复上述步骤，直至数据收发结束。指令发送模块2-3-4与数据接收模块2-3-1互相发送的使能标志均为高电平脉冲信号。
[0088]【具体实施方式】四:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式是对实施方式三所述的全双工与半双工转换方法的进一步限定，本实施方式中，所述的三态门集成电路3包括第一三态门3-1、第二三态门3-2、第三三态门3-3、第四三态门3-4和非门3_5 ；
[0089]所述非门3-5的输入端、第一三态门3-1的使能信号端和第二三态门3-2的使能信号端连接在一起，作为三态门集成电路3的使能信号输入端，非门3-5的输出端同时连接第二二态门3_3的使能彳目号端和第四二态门3_4的使能彳目号端；
[0090]第一三态门3-1的输入端连接物理层发送端2-2的422T+端口，第二三态门3_2的输入端连接物理层发送端2-2的422T-端口，第三三态门3-3的输入端连接物理层接收端2-1的422R+端口，第四三态门3-4的输入端连接物理层接收端2_1的422R-端口 ；
[0091]第一三态门3-1的输出端与第三三态门3-3的输出端同时连接半双工信号采集模块I的485+端口，第二三态门3-2的输出端与第四三态门3-4的输出端同时连接半双工信号采集模块I的485-端口。
[0092]本实施方式中的三态门集成电路3将四个三态门集成到一起，FPGA芯片2_3通过三态门使能信号输出端向三态门集成电路3发出的低电平选通信号，该信号经过非门3-5后成为第三三态门3-3和第四三态门3-4的高电平关断信号，此时物理层发送端2-2通过第一三态门3-1和第二三态门3-2向半双工信号采集模块I的物理层收发端发送指令；指令发送完毕后，FPGA芯片2-3向三态门集成电路3发出高电平关断信号，该信号为第一三态门3-1和第二三态门3-2高电平关断信号，但该信号经过非门3-5后，成为第三三态门3-3和第四三态门3-4的低电平选通信号，此时半双工信号采集模块I的物理层收发端通过第三三态门3-3和第四三态门3-4向物理层接收端2-1发送数据。
【权利要求】
1.全双工与半双工转换器，包括半双工信号采集模块(I)，其特征在于:它还包括全双工数据处理模块(2)和三态门集成电路(3)，所述全双工数据处理模块(2)包括物理层接收端(2-1)、物理层发送端(2-2)和FPGA芯片(2-3)； 所述的半双工信号采集模块(I)采用RS485芯片实现，所述的物理层接收端(2-1)和物理层发送端(2-2)均采用422串口驱动模块实现； 物理层接收端(2-1)的422R+端口和422R-端口分别连接三态门集成电路(3)的数据信号输出+端口和数据信号输出-端口，物理层发送端(2-2)的422T+端口和422T-端口分别连接三态门集成电路(3)的指令信号输入+端口和指令信号输入-端口，三态门集成电路(3)的1/0+端口和I/O-端口分别连接半双工信号采集模块(I)的485+端口和485-端Π ； FPGA芯片(2-3)的三态门使能信号输出端连接三态门集成电路(3)的使能信号输入端; 所述FPGA芯片(2-3)内嵌入有软件实现的数据接收模块(2-3-1)、双口 RAM模块(2-3-2)、运算处理模块(2-3-3)和指令发送模块(2-3-4)； 所述的数据接收模块(2-3-1)包括以下单元: 低电平选通信号发送单元:用于向三态门集成电路(3)发送低电平选通信号，并在该单元运行结束之后启动数据读取指令发送单元； 高电平关断信号发送单元:用于向三态门集成电路(3)发送高电平关断信号，并在该单元运行结束之后启动数据接收使能标志发送单元； 数据接收单元:用于接收物理层接收端(2-1)发来的数据，并在该单元运行结束之后同时启动数据存储单元和指令发送使能标志发送单元； 数据存储单元:用于将物理层接收端(2-1)发来的数据发送至双口 RAM模块(2-3-2)进行存储，并在该单元运行结束之后启动数据处理单元； 指令发送使能标志发送单元:用于向指令发送模块(2-3-4)发送指令发送使能标志，并在该单元运行结束之后启动指令发送使能标志判断单元； 所述的双口 RAM模块(2-3-2)用于将数据接收模块(2-3-1)发来的数据进行存储； 所述的指令发送模块(2-3-4)包括以下单元: 数据读取指令发送单元:用于向物理层发送端(2-2)发送数据读取指令，并在该单元运行结束之后启高电平关断信号发送单元； 数据接收使能标志发送单元:用于向数据接收模块(2-3-1)发送数据接收使能标志，并在该单元运行结束之后启动数据接收单元； 指令发送使能标志判断单元:用于判断是否收到指令发送使能标志，并在判断结果为是时启动低电平选通信号发送单元，在判断结果为否时结束全双工与半双工转换； 所述的运算处理模块(2-3-3)包括以下单元: 数据处理单元: 用于调用双口 RAM模块(2-3-2)内的数据，对该数据进行处理，并在该单元运行结束之后启动数据运算判断单元； 数据运算判断单元:用于判断数据运算是否完毕，并在判断结果为是时结束全双工与半双工转换，在判断结果为否时启动指令发送标志判断单元。
2.根据权利要求1所述的全双工与半双工转换器，其特征在于:所述的三态门集成电路(3)包括第一二态门(3_1)、第二二态门(3_2)、第二二态门(3_3)、第四二态门(3_4)和非门(3-5)； 所述非门(3-5)的输入端、第一三态门(3-1)的使能信号端和第二三态门(3-2)的使能信号端连接在一起，作为三态门集成电路(3)的使能信号输入端，非门(3-5)的输出端同时连接第三三态门(3-3)的使能信号端和第四三态门(3-4)的使能信号端； 第一三态门(3-1)的输入端连接物理层发送端(2-2)的422T+端口，第二三态门(3_2)的输入端连接物理层发送端(2-2)的422T-端口，第三三态门(3-3)的输入端连接物理层接收端(2-1)的422R+端口，第四三态门(3-4)的输入端连接物理层接收端(2_1)的422R-端口 ； 第一三态门(3-1)的输出端与第三三态门(3-3)的输出端同时连接半双工信号采集模块(I)的485+端口，第二三态门(3-2)的输出端与第四三态门(3-4)的输出端同时连接半双工信号采集模块(I)的485-端口。
3.全双工与半双工转换方法，该方法是基于下述转换装置实现的:该转换装置包括半双工信号采集模块(I)、全双工数据处理模块(2)和三态门集成电路(3)，所述全双工数据处理模块(2)包括物理层接收端(2-1)、物理层发送端(2-2)和FPGA芯片(2_3)； 所述的半双工信号采集模块(I)采用RS485芯片实现，所述的物理层接收端(2-1)和物理层发送端(2-2)均采用422串口驱动模块实现； 物理层接收端(2-1)的422R+端口和422R-端口分别连接三态门集成电路(3)的数据信号输出+端口和数据信号输出-端口，物理层发送端(2-2)的422T+端口和422T-端口分别连接三态门集成电路⑶的指令信号输入+端口和指令信号输入-端口，三态门集成电路(3)的1/0+端口和I/O-端口分别连接半双工信号采集模块(I)的485+端口和485-端Π ； FPGA芯片(2-3)的三态门使能信号输出端连接三态门集成电路(3)的使能信号输入端; 所述FPGA芯片(2-3)包括数据接收模块(2-3-1)、双口 RAM模块(2_3_2)、运算处理模块(2-3-3)和指令发送模块(2-3-4)； 其特征在于:所述全双工与半双工转换方法包括以下步骤: 低电平选通信号发送步骤:数据接收模块(2-3-1)向三态门集成电路(3)发送低电平选通信号，并在该步骤结束之后执行数据读取指令发送步骤； 数据读取指令发送步骤:指令发送模块(2-3-4)向物理层发送端(2-2)发送数据读取指令，并在该步骤结束之后执行高电平关断信号发送步骤； 高电平关断信号发送步骤:数据接收模块(2-3-1)向三态门集成电路(3)发送高电平关断信号，并在该步骤结束之后执行数据接收使能标志发送步骤； 数据接收使能标志发送步骤:指令发送模块(2-3-4)向数据接收模块(2-3-1)发送数据接收使能标志，并在该步骤结束之后执行数据接收步骤； 数据接收步骤:数据接收模块(2-3-1)接收物理层接收端(2-1)发来的数据，并在该步骤结束之后同时执行数据存储步骤和指令发送使能标志发送步骤； 数据存储步骤:数据接收模块(2-3-1)将物理层接收端(2-1)发来的数据发送至双口RAM模块(2-3-2)进行存储，并在该步骤结束之后执行数据处理步骤；数据处 理步骤:运算处理模块(2-3-3)调用双口 RAM模块(2-3-2)内的数据，对该数据进行处理，并在该步骤结束之后执行数据运算判断步骤； 数据运算判断步骤:运算处理模块(2-3-3)判断数据运算是否完毕，并在判断结果为是时结束全双工与半双工转换方法，在判断结果为否时执行指令发送标志判断步骤； 指令发送使能标志发送步骤:数据接收模块(2-3-1)向指令发送模块(2-3-4)发送指令发送使能标志，并在该步骤结束之后执行指令发送使能标志判断步骤； 指令发送使能标志判断步骤:指令发送模块(2-3-4)判断是否收到指令发送使能标志，并在判断结果为是时执行低电平选通信号发送步骤，在判断结果为否时结束全双工与半双工转换方法。
4.根据权利要求3所述的全双工与半双工转换方法，其特征在于:所述的转换装置中的三态门集成电路(3)包括第一三态门(3-1)、第二三态门(3-2)、第三三态门(3-3)、第四三态门(3-4)和非门(3-5)； 所述非门(3-5)的输入端、第一三态门(3-1)的使能信号端和第二三态门(3-2)的使能信号端连接在一起，作为三态门集成电路(3)的使能信号输入端，非门(3-5)的输出端同时连接第三三态门(3-3)的使能信号端和第四三态门(3-4)的使能信号端； 第一三态门(3-1)的输入端连接物理层发送端(2-2)的422T+端口，第二三态门(3_2)的输入端连接物理层发送端(2-2)的422T-端口，第三三态门(3-3)的输入端连接物理层接收端(2-1)的422R+端口，第四三态门(3-4)的输入端连接物理层接收端(2_1)的422R-端口 ； 第一三态门(3-1)的输出端与第三三态门(3-3)的输出端同时连接半双工信号采集模块(I)的485+端口，第二三态门(3-2)的输出端与第四三态门(3-4)的输出端同时连接半双工信号采集模块(I)的485-端口。
【文档编号】H04L5/16GK103944707SQ201410198632
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】陈兴林, 范文超, 王伟峰, 刘杨, 魏凯, 王斌 申请人:哈尔滨工业大学